DE3345442C2

DE3345442C2 - Device for stabilizing an evaporative arc

Info

Publication number: DE3345442C2
Application number: DE3345442A
Authority: DE
Inventors: Anthony R. T. St. Paul Minn. Lefkow
Original assignee: VAC-TEC SYSTEMS Inc BOULDER COL US; Vac Tec Systems Inc
Current assignee: VAC-TEC SYSTEMS Inc BOULDER COL US; Vac Tec Systems Inc
Priority date: 1983-12-07
Filing date: 1983-12-15
Publication date: 1986-01-02
Also published as: GB8332649D0; FR2556373B1; GB2150947A; DE3345442A1; FR2556373A1

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Stabilisieren eines Verdampfungslichtbogens beschrieben. Es ist ein Target vorgesehen, das eine Oberfläche aus einem zu verdampfenden, nicht permeablen Material aufweist. Mittels einer Schaltungsanordnung wird auf der Targetoberfläche ein Lichtbogen erzeugt, der das Targetmaterial verdampft. Der Lichtbogen enthält geladene Teilchen, und er bildet einen Kathodenfleck, der in zufälliger Weise über die Targetoberfläche wandert. Ein Begrenzungsring umgibt die Targetoberfläche. Der Ring ist aus einem magnetisch permeablen Material gebildet, damit der Kathodenfleck bei seiner Wanderbewegung auf die Targetoberfläche begrenzt wird.An apparatus and a method for stabilizing an evaporative arc are described. A target is provided which has a surface made of a non-permeable material to be vaporized. By means of a circuit arrangement, an arc is generated on the target surface, which evaporates the target material. The arc contains charged particles and forms a cathode spot that randomly moves across the target surface. A limiting ring surrounds the target surface. The ring is formed from a magnetically permeable material so that the cathode spot is limited as it moves on the target surface.

Description

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|f| Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Theorie der Wirkungsweise nicht beabsichtigt ist, sind| f | Advantageous further developments of the invention are not intended in theory of operation

ψ; den Unteransprüchen gekennzeichnet die folgenden Überlegungen offensichtlich auf die Ringe ψ; the subclaims characterized the following considerations obviously on the rings

Ig Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung bei- aus magnetisch permeablem Material anwendbar. Es istIg The invention can now be applied to magnetically permeable material with reference to the drawing. It is

Jt spielshalber erläutert. Es zeigt beobachtet worden, daß ein im Vakuum erzeugterJt explained for the sake of play. It has been observed that a vacuum generated

■W F i g. 1 einen schematischen Schnitt eines Ausfüh- 5 Lichtbogen, der auf ein unmagneüsches Target trifft, in■ W F i g. 1 shows a schematic section of an embodiment 5 arc that strikes a non-magnetic target, in

i| rungsbeispiels einer Vorrichtung zur Lichtbogenstabili- zufälliger Weise henimwandert und in etwa einer Se-i | example of a device for arc stability - random way henimwandert and in about a se-

% sierung nach der Erfindung, in der ein unmagnetisches künde das Target oft verläßt und auf andere Bereiche % ization according to the invention, in which a non-magnetic signal often leaves the target and moves to other areas

";i Target von einem magnetisch permeablen Begren- der Kathode wandert Bei einem magnetisch permea- "; i target migrates from a magnetically permeable limiting cathode.

zungsring umgeben ist blen Target springt der Lichtbogen innerhalb von Milli-ring is surrounded by the target, the arc jumps within milli-

F ig. 2a einen Schnitt zur Veranschaulichung des Ero- io Sekunden auf andere Kathodenbereiche über. Zur Er-Fig. 2a shows a section to illustrate the erosion of seconds to other cathode areas. To the

' sionsmusters, das sich ergibt wenn ein magnetisch per- zielung nicht verunreinigter Beschichtungen muß der'sion pattern that results when a magnetic targeting of non-contaminated coatings must be

f meables Target von einem Begrenzungsring umgeben Lichtbogen jedoch auf dem Target bleiben.f meables target surrounded by a limiting ring arc but remain on the target.

ist- Wegen der schnellen Abwanderung des Lichtbogens F i g. 2b einen schematischen Schnitt der das gleich- von ungeschützten magnetisch permeablen Targets • mäßige Erosionsmuster veranschaulicht das sich ergibt 15 wurde der Versuch gemacht ein kreisförmiges Target wenn ein unmagnetisches Target durch einen Ring ge- aus Permalloy, das mit einem Begrenzungsring aus Nimäß der DE-OS 33 45 493 begrenzt wird, tridmaterial verbunden ist mittels eines Lichtbogens zu F i g. 3t, 3b, 4a und 4b unter Verwendung von Eisen- verdampfen. Dies ergab eine Erosion nur nahe bei diefeilspänen aufgenommene Diagramme im Schnitt die sem Begrenzungsring, wie aus F i g. 2a zu erkennen ist, verschiedene Bedingungen bei magnetisch permeablen 20 in der das Yarget 10, der Begrenzunpsring 18, der Ka- und unraagnetischen Targets erkenneiv lassen. thodenkörper 12 und das Erosionsmu^ter 20 erkennba r In F i g. 1 ist ein unmagnetisches Target 10 dargestellt sind. F i g. 2b zeigt das normale Erosiorc>muster 20 für das mittels eines Begrenzungsrings 14 an einem wasser- unmagnetische Targets, die mit einem Begrenzungsring gekühlten Kathodenkörper 12 festgehalten ist Der Be- gemäß der erwähnten DE-OS 33 45 493 erhalten wird, grenzungsring 14 besteht aus magnetisch permeablem 25 Eine Untersuchung des Targets von F i g. 2a ergibt daß Material wie Weicheisen oder Permalloy. Tatsächlich der Lid.ibogen zur Bewegung gegen den Rand des makann jedes als magnetisch permeabel betrachtete Mate- gnetisch permeablen Targets beeinflußt wird, da kein rial verwendet werden, also beispielsweise Eisen, Nik- anderer Grund für die Annahme vorhanden ist, daß er kel, Kobalt oder Legierungen dieser Materialien mit sich ausgerechnet gegen den Begrenzungsring aus Nikieinen Anteilen wahlweise hinzugefügter Zusätze, Fer- 30 tridmaterial bewegt Die frühe Literatur über Magnetrite, Stahl u. dgl. Wie unten noch genau erläutert wird, felder, die auf einen im Vakuum gezündeten Lichtbogen hält der Begrenzungsring 14 aufgrund seiner magne- angewendet werden, gibt an, daß sich der Lichtbogen tisch permeablen Eigenschaften den Lichtbogen auf sehr schnell in Richtung der größten Magnetfelddichte dem unmagnetischen Target fest so daß die gewünschte bewegt Unter der Annahme, daß dies auch der Mecha-Lichtbogenstabilisierung in einer robusten und trotz- 35 nismus ist, der den Lichtbogen zum Rand des Targets in dem kostengünstigen Weise erreicht wird. Außerdem F i g. 2a drängt, scheint es, daß sich der Lichtbogen von kann der Begrenzungsring 14 das Target 10 bezüglich dem magnetisch permeablen Material wegbewegt, das des Kathodenkörpers 12 gemäß der Darstellung mit die Felddichte herabsetztis- Because of the rapid migration of the arc F i g. 2b shows a schematic section of the equally unprotected magnetically permeable target • moderate erosion pattern that results 33 45 493 is limited, tridmaterial is connected by means of an electric arc to FIG. 3t, 3b, 4a and 4b vaporizing using iron. This resulted in erosion only close to the filing diagrams in the section of this delimitation ring, as shown in FIG. 2a can be seen, different conditions in the case of magnetically permeable 20 in which the yarget 10, the limiting ring 18, the ka- and non-magnetic targets can be recognized. method body 12 and the erosion pattern 20 recognizable in FIG. 1, a non-magnetic target 10 is shown. F i g. 2b shows the normal erosion pattern 20 for the cathode body 12 that is held in place by means of a limiting ring 14 on a non-magnetic target, which is cooled with a limiting ring permeable 25 An examination of the target of FIG. 2a results in material such as soft iron or permalloy. In fact, the lid arch to move against the edge of the mac can influence every material magnetically permeable target that is considered magnetically permeable, since no rials are used, for example iron, nickel - there is another reason to assume that it is kel, cobalt or alloys of these materials with, of all things, against the limiting ring made of nickel, with a proportion of optionally added additives, ferric material moved The early literature on magnetrite, steel and the like the limiting ring 14 due to its magnetic, indicates that the arc table permeable properties the arc on very quickly in the direction of the greatest magnetic field density moves the non-magnetic target firmly so that the desired under the assumption that this is also the mecha arc stabilization in a sturdy and defiant manner, which is the arc to the R and the target is achieved in the cost-effective manner. In addition, F i g. 2a, it appears that the arc is moving away from the limiting ring 14 and the target 10 with respect to the magnetically permeable material which, as shown, reduces the field density of the cathode body 12

Hilfe von Bolzen 16 festhalten. Ein weiterer Einblick mit Bezugnahme auf den Ein-Die in F^; g. 1 ebenfalls schematisch dargestellten 40 grenzungsmechanismus ergibt sich aus dem Aufsatz von Bauteile, die bei der Lichtbogenbedampfung angewen- Naoe und Yamanaka »Vacuum-Arc Evaporations of det werden, enthalten eine Anode 22, eine Energiequelle Ferrits and Compositions of their Deposits«, Japanese 24 und ein Substrat 26. Es werden typischerweise (nicht journal of Applied Physics, Band 10, Nr. 6, Juni 1971, wo dargestellte) Mittel benutzt um einen Lichtbogen zwi- die Lichtbogenverdampfung von Ferritzusammensetschen der Anode und dem Target zu erzeugen, das typi- 45 zungen aus einem schaienförmigen Forrittargst bescherweise auf dem Kathodenpotentyil liegt Der Licht- schrieben ist. Dabei wurde ein geschmolzener Anteil des bogen ist durch die Anwesenheit geladener Teilchen Targets erhalten, und die Oxidmaterialien verhielten und durch einen Kathodenfleck gekennzeichnet, der in sich sehr unterschiedlich zu den Metallen. Es wird von zufälliger Weise über die Targetoberfläche wandert So- einem sehr stabilen Lich»L.ogen berichtet, der sich in bald der Lichtbogen erzeugt ist, wird das Targetmateri- 50 einer sehr langsamen Kreisbewegung etwa in der Mitte al wegen der hohen Energie des Lichtbogens verdampft, der Schale bewegte. Es erfolgte keine Bezugnahme darwobei die mittleren Energiewerte geladener Teilchen auf als ungewöhnliches Verhalten, jedoch wurden ein des Lichtbogens von 20 bis 100 eV und typischerweise gehende Einzelheiten eier visuell beobachteten Lichtbovon 40 bis 60 eV reichen. Das verdampfte Material wird gtnbewegung angegeben. Schlußfolgerungen in bezug auf dem Substrat abgeschieden, das in gewissen Fällen 55 auf das allgemeine Einschränken des Lichtbogens fchlauch als Anode wirken kann. Das unmagnetische Target ten.Hold with the help of bolt 16. Another look with reference to the one-die in F ^; G. 1 also shown schematically 40 results from the attachment of components that are used in the arc evaporation Naoe and Yamanaka "Vacuum-Arc Evaporations of det, contain an anode 22, an energy source Ferrits and Compositions of their Deposits", Japanese 24 and a substrate 26. Typically (not journal of Applied Physics, Volume 10, No. 6, June 1971, where shown) means are used to create an arc between the arc evaporation of ferrite assemblies of the anode and the target, the typical 45 Tongues from a sheaf-shaped Forrittargst lies on the cathode potentil The light-writing is. A molten portion of the arc was obtained by the presence of charged particle targets, and the oxide materials behaved and characterized by a cathode spot, which in itself is very different from the metals. It is reported by chance that the target surface moves so that a very stable light arc, which is soon generated, the target material becomes a very slow circular motion roughly in the middle because of the high energy of the arc evaporated, the bowl moved. No reference was made to the mean energy values of charged particles as unusual behavior, however, one of the arc would range from 20 to 100 eV and typically details of visually observed light would range from 40 to 60 eV. The vaporized material is indicated in motion. Conclusions deposited on the substrate which in certain cases may act to generally restrict the arc tube as an anode. The non-magnetic target.

kann aus einem elektrisch leitenden Material wie Metall Zum besseren Verständnis dieser Erscheinung wurdemay be made of an electrically conductive material such as metal To better understand this phenomenon

oder einem elektrisch isolierendem Material bestehen. in einem Experiment ein Gleichstrom durch einen Drahtor an electrically insulating material. in one experiment a direct current through a wire

Die Energiequelle 26 ist typischerweise für elektrisch geschickt, damit ei" zylindrisches Magnetfeld des TypsThe energy source 26 is typically electrically sent to be a "cylindrical magnetic field of the type

leitende Targets eine Gleichstromquelle und für elek- 60 erzeugt wurde, das auch der Lichtbogen nahe beim Tar-conductive target a direct current source and for elec- 60 was generated, which also the arc close to the target

trisch isolierende Targets eine Hochfrequenzquelle. Das get zu erzeugen seheint. Dieser Draht wurde in dertrically isolating targets a high frequency source. The get appears to be generated. This wire was in the

Target und die Kathode können in einigen Fällen das Nähe verschiedener geometrischer Formen magnetischThe target and the cathode can in some cases be close to different geometric shapes magnetically

gleiche Teil sein. permeabler Targets gebracht, und es wurden Diagram-be same part. permeable targets and there were diagrams

Die Lichtbogenstabilisierung wird in der oben er- me unter Verwendung von Eisenfeilspänen erzeugt da-The arc stabilization is generated in the above using iron filings so that

wähnten DE-OS 33 45 493 dadurch erzielt, daß das Tar- 65 mit ein Einbück in d« .i magnetischen Einfluß dieser ma-mentioned DE-OS 33 45 493 achieved by the fact that the tar-65 with an indentation in the magnetic influence of this ma-

get von einem Begrei.zungsring aus einem Material wie gnetisch permeablen Materialien auf das Magnetfeldget from a boundary ring made of a material such as magnetically permeable materials to the magnetic field

Bornitrid oder Titannitrid umgeben wird. erhalten wurde.Boron nitride or titanium nitride is surrounded. was obtained.

Obwohl eine Einschränkung auf eine bestimmte Wenn Strom durch den Draht geleitet wird, wird derAlthough there is a limitation on a specific, when current is passed through the wire, the

Magnetfluß symmetrisch um den Draht erzeugt Wenn zwei parallel zueinander angeordnete Drähte in der gleichen Richtung von Strom durchflossen werden, ziehen sich die Drähte gegenseitig an. Das zwischen den Drähten erzeugte Feld wird aufgehoben, da die RuB-richtung auf der rechten Seite des Drahtes von der FIuO-richtung auf der linken Seite des Drahtes verschieden istMagnetic flux generated symmetrically around the wire when two parallel wires in the If current flows through the same direction, the wires attract each other. That between the The field generated by wires is canceled because the RuB direction on the right side of the wire differs from the FIuO direction on the left side of the wire is

Tatsächlich ist jedoch ein Lichtbogen etwas ganz Besonderes, und die modellhafte Darstellung als strom- durchflossener Draht ist kein wahrer Anzeiger dafür, was ein Lichtbogen tun wird. Wenn im Lichtbogen ein ausreichend großer Strom fließen kann, teilt er sich in zwei simultane Lichtbogenflecke auf. die sich unabhängig voneinander auf der Kathodenoberfläche herumbe- wegen. Dies ist geradezu das Gegenteil von Drähten, die sich beim Schließen des Stroms zueinander bewegen. Ein einfache Erklärung dieses Unterschiedes zwischen den? Lichtbogen und den? Draht wird manchmal unter Bezugnahme darauf gegeben, daß sich Elektronen in dem Lichtbogen auch in seitlicher Richtung frei im Raum bewegen können, während sie im Draht eingeschlossen sind. Sie versuchen zwar, sich im Draht seitlich zu bewegen und erzeugen dabei gleiche und entgegengesetzte, auf die Drähte einwirkende Kräfte. Dadurch bewegt sich der Draht entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Lichtbogens, wo die Größe der einen Lichtbogen gegen den Rand eines permeablen Targets bewegenden Kraft beträchtlich gegenüber den zufälligen Bewegungskräf'.en ist, die den Lichtbogen typi- scherweise über ein unmagnetisches Target bewegen.In fact, however, an electric arc is something very special, and the model representation as a current- wire flowing through is not a true indicator of what an arc will do. If a sufficiently large current can flow in the arc, it divides into two simultaneous arc spots. which move independently of one another on the cathode surface because. This is literally the opposite of wires moving towards each other as the current closes. A simple explanation of this difference between the? Arc and the? Wire will sometimes with reference to the fact that electrons in the arc are also free in the lateral direction Can move space while locked in the wire. They are trying to sideways in the wire though to move and generate equal and opposite forces acting on the wires. Through this the wire moves opposite to the direction of movement of the arc, where the size of the one The force that moves the arc against the edge of a permeable target is considerable compared to the random motive forces that typi- move over a non-magnetic target.

In den F i g. 3a, 3b, 4a und 4b sind unter Verwendung von Eisenfeilspänen aufgenommene Diagramme dargestellt, die sich bei verschiedenen Bedingungen mit magnetisch permeablen und unmagnetischen Targets ergc- ben. In Fig.3a ist eine abnehmende Flußdichte 23 bei Annäherung an ein Eisentarget 32 erkennbar, da die Flußlinien (von denen nur der Querschnitt zu erkennen ist) in das Eisen gezogen werden, da sie in diesem bevorzugt verlaufen. Bei Verwendung eines plattenförmigen Aluminiumtargets 34 bleibt der Fluß bei Annäherung an die Platte sehr konstant, wie aus F i g. 3b zu erkennen ist. Bei einer Bewegung gegen den Rand des Targets nach F i g. 4b ergibt sich für den Fall des Aluminiumtargets keine Änderung. Die Bewegung zum Rand des Eisentargets erzeugt jedcch nach F i g. 4a einen relativ starken Fluß außerhalb des Targets, während im Innenbereich praktisch kein Fluß vorhanden ist Mit der auf den Lichtbogen ausgeübten, nach auswärts gerichteten Kraft läßt sich ohne weiteres verstehen, daß der Lichtbogen zum Außenrand wandert Wenn sich der Lichtbogen exakt in der Targetmitte befindet treten keine Kräfte auf, jedoch führt die normale Zufallsbewegung des Lichtbogens schnell dazu, daß er aus der Mitte gestoßen wird Wenn er sich dem Rand nähert wird die auf den Rand gerichtete Kraft immer größer. Es ist daher gut verständlich, daß die Erosion in der in F i g. 2a dargestellten Weise erfolgt, da der Lichtbogen zwischen der induzierten, nach außen gerichteten elektromagnetischen Kraft und dem Begrenzungsring aus Nitridmetall eingefangen eo wird, der ihn daran hindert, sich weiter nach außen zu bewegen. Lediglich in die Ebene von Fig.2a besteht eine relative Bewegungsfreiheit Der Lichtbogen bewegt sich daher senkrecht zu der gebildeten Falle um das Target Die Lichtbogenbewegung soll hier nicht vollständig definiert werden, es soll lediglich gezeigt werden, daß gewisse Aspekte zum Zwecke der Kontrolle merklich beeinflußt werden können.In the F i g. 3a, 3b, 4a and 4b are in use Diagrams recorded by iron filings are shown, which result under different conditions with magnetically permeable and non-magnetic targets. ben. In Figure 3a, a decreasing flux density 23 can be seen when approaching an iron target 32, since the Flux lines (of which only the cross-section can be seen) are drawn into the iron, as they run preferentially in this. When using a plate-shaped For aluminum targets 34, the flux remains very constant when approaching the plate, as can be seen from FIG. 3b can be seen. When moving against the edge of the target according to FIG. 4b results for the case of the aluminum target no change. The movement to the edge of the iron target generates, however, according to FIG. 4a a relatively strong one Flux outside the target while inside there is practically no flux With the outward force exerted on the arc easily understand that the arc moves to the outer edge when the arc is exactly in In the middle of the target there are no forces, but the normal random movement of the arc quickly causes it to be pushed off the center As it approaches the edge, the force directed towards the edge increases. It is therefore easy to understand that the erosion in the process shown in FIG. 2a shown Way occurs because the arc between the induced, outward electromagnetic force and the restriction ring made of nitride metal is trapped, which prevents it from moving further outwards move. There is only in the plane of Fig.2a Relative freedom of movement The arc therefore moves around perpendicular to the trap formed the target The arc movement is not to be fully defined here, it is only intended to be shown that certain aspects can be influenced noticeably for the purpose of control.

Bei der Ausführung von F i g. I liegt somit eine geringere Flußdichte vor. wenn sich der Lichtbogen an den magnetisch permeablen Begrenzungsring annähen, weil die Kraftlinien leichter durch den Ring verlaufen. Das von dem Strom des Lichtbogens im Vakuum erzeugte Magnetfeld tritt mit dem magnetisch permeablen Begrenzungsring in Wechselwirkung, so daß sich ein vollständiges Einschließen des Lichtbogens aus dem Target ergibt. Die auf den Lichtbogen einwirkende Kraft ist daher stets vom Ring gegen die Fläche der größeren Flußdichte des Targets gerichtet.In performing FIG. I therefore have a lower flux density. when the arc hits the Sew on the magnetically permeable limiting ring, because the lines of force run more easily through the ring. The magnetic field generated by the current of the arc in a vacuum interacts with the magnetically permeable limiting ring, so that results in complete containment of the arc from the target. The one acting on the arc The force is therefore always directed from the ring against the surface of the greater flux density of the target.

Es sei bemerkt, daß das magnetisch permeable Material des Begrenzungsrings eine höhere Lichtbogenspannung als das Targetmaterial hat. In der Literatur wird berichtet, daß ein Lichtbogen, der von einem Material mit höherer Lichtbogenspannung zu einem Material mit niedrigerer Lichtbogenspannung gewandert ist. nicht mehr zurückkehrt Dies ist nur in einem beiläufigen Kommentar angegeben, jedoch ist es ein zusätzlicher möglicher Weg zur Erzielung der Lichtbogeneingrenzung. Außerdem stellt sich die Frage, was geschieht, wenn eine ausreichende Schicht eines Targetmaterials mit niedrigerer Spannung das andere Material überzieht Eisen ist als das Metall mit der höchsten Lichtbogenspannung angegeben, so daß das Lichtbogenbegrenzungsmaterial in zwei Hinsichten vorteimaft ist, d. h. hinsichtlich der hohen Lichtbogenspannung und hinsichtlich -'!»r Permeabilität. Die Permeabilität wird jedoch als der Hauptfaktor angesehen, da der Lichtbogen geneigt ist, stets von dem Begrenzungsring unter Modifizierung des Erosionsmusters entfernt zu bleiben. Dies ist völlig verschieden von einem Target, das von einem Begrenzungsring aus Nitridmaterial festgehalten wird und das nahe bei dem Ring sehr gleichmäßig erodiert wird.It should be noted that the magnetically permeable material of the confinement ring has a higher arc voltage than the target material. In the literature will reported that an arc generated from a material with a higher arc voltage to a material with lower arc voltage. no longer returning This is just in passing Comment given, however, it is an additional one possible way to achieve arc containment. In addition, the question arises, what happens if a sufficient layer of lower voltage target material coats the other material, iron is specified as the metal with the highest arc voltage so that the arc limiting material is advantageous in two respects, i. H. with regard to the high arc voltage and with regard to - '! »r permeability. However, permeability is considered to be the main factor because of the arc is inclined to stay away from the boundary ring at all times, modifying the erosion pattern. this is completely different from a target held in place by a confinement ring made of nitride material and which is eroded very evenly next to the ring.

Der beschriebene Begrenzungsring aus magnetisch permeablem Material ergibt eine sehr gleichmäßige Erosion, und er ist wegen seiner robusten und doch kostengünstigen Konstruktion sehr vorteilhaft.The described limiting ring made of magnetically permeable material results in a very uniform one Erosion, and it is very beneficial because of its robust yet inexpensive construction.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

. . With this arrangement there is a risk that claims: material evaporated from the cathode is deposited on the anode and vice versa

1. Vorrichtung zum Stabilisieren eines Verdamp- den Teile unmittelbar gegenüberliegen, fimgsfichtbogens mit einem Target mit einer zu ver- 5 Aus der US-PS 38 36451 ist eine Vorrichtung bedampf enden Oberfläche aus unmagnetischem Mate- kannt mit deren Hilfe Substrate mit hoher Beschichrial und Mitteln zum Erzeugen eines Verdampfungs- tungstate mit Überzügen versehen werden können, üditbogens auf der Targetoberfläche zum Verdamp- doch kann diese vorteilhafte hohe Beschichtungsrate fen von Targetmaterial, wobei der Verdampfungs- wegen einer Instabilität des Lichtbogens nicht voll zur lichtbogen geladene Teilchen enthält und einen Ka- 10 Geltung kommen. In dem erzeugten Lichtbogen fließen thodenfteck erzeugt, der in zufälliger Weise über die Ströme von etwa 60 A oder mehr, die in. einem Katho-Targetoberfläche wandert dadurch gekenn- denfleck konzentriert sind, der so klein ist daß sich zeichnet, daß die Targetoberfläche zur Begren- Stromdichten von 1,5 - 10² bis 1,5 - 10⁵ A/cm² ergeben. zung des Kathodenflecks auf die Targetoberfläche Die Spannungen liegen zwischen 15 und 45 V. Die Leivon einem Begrenzungsring (14) aus magnetisch 15 siungsdichten an dem winzigen Kathodenfleck liegen in permeablem Material umgeben ist der Größenordnung von Megawatt pro Quadratzenti-1. Device for stabilizing an evaporator parts are directly opposite, film sheet with a target with a surface to be evaporated can be provided with coatings to generate an evaporation state, overdit arcs on the target surface for evaporation, but this advantageous high coating rate can fen target material, the evaporation because of an instability of the arc contains not fully charged to the arc and a ca 10 Come into play. In the generated arc flow methodically generated, which is concentrated in a random manner via the currents of about 60 A or more, which migrates in a catho target surface, characterized by a spot which is so small that it can be seen to limit the target surface - result in current densities of 1.5-10 ² to 1.5-10 ⁵ A / cm ² . voltage of the cathode spot on the target surface The voltages lie between 15 and 45 V.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- meter. Hier nur von heftigen Erscheinungen zu sprezekhnet daß die mittlere Energie der geladenen chen, wäre eine Untertreibung. Die Targetoberfläche Teilchen des Lichtbogens 20 bis 100 eV beträgt unter dem Kathodenfleck verdampft aufgrund der in-2. Device according to claim 1, characterized thereby. To speak here only of violent phenomena that the mean energy of the charged particles would be an understatement. The target surface Particles of the arc 20 to 100 eV is evaporated under the cathode spot due to the in-

3. Vorrichtang nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 20 tensiven Hitze blitzartig. Das verdampfte Targetmaterizeichnet daß die mittlere Energie der geladenen al schlägt sich als Beschichtung auf einem Substrat nie-Teilchen des Lichtbogens 40 bis 60 eV beträgt der. Der Kathodenfleck wandert auf der Targetfläche in3. Vorrichtang according to claim 2, characterized marked 20 intense heat like a flash. The vaporized target material shows that the mean energy of the charged al is reflected as a coating on a substrate never-particles of the arc 40 to 60 eV. The cathode spot migrates in on the target surface

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, einer zufälligen, ruckartigen Bewegung umher, wobei dadurch gekennzeichnet daß das magnetisch per- von Geschwindigkeiten von mehreren Metern pro Semeable Material Weicheisen oder Permalloy ist 25 künde berichtet worden ist Wegen dieser zufälligen Be-4. Device according to one of claims 1 to 3, a random, jerky movement around, wherein characterized in that the magnetic permeability of speeds of several meters per semeable material is soft iron or permalloy has been reported by 25 customers.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- wegung kann es zu einer Beschädigung dzr Vorrichtung zeichnet daß der Begrenzungsring mit dem Target und zu einer Verunreinigung der Beschichtung komin Kontakt steht men, wenn der Kathodenfleck von der Targetoberfläche5. The device according to claim 1, characterized in that the device can be damaged if the limiting ring is in contact with the target and the coating is contaminated when the cathode spot is removed from the target surface

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- wegwandert6. Apparatus according to claim 1, characterized by moving away

zeichnet daß die Anode und das Substrat das gleiche 30 Für dieses Instabiütätsproblem des Lichtbogens sinddraws that the anode and the substrate are the same 30 For this instability problem of the arc

Teil sind. verschiedene Lösungen angegeben worden. In der US-Are part. different solutions have been given. In the US

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- PS 37 93 179 wird nahe der Kante des Targets eine Abzeichnet daß das Target aus einem elektrisch leiten- schirmung angeordnet Insbesondere wird diese Abden Material besteht schirmung in einem Abstand von dem Target ange-7. The device according to claim 1, characterized in that PS 37 93 179 is marked near the edge of the target that the target consists of an electrically conductive shield. In particular, this Abden material is shielded at a distance from the target.

8. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekenn- 35 bracht der kleiner als die mittlere freie Weglänge des zeichnet, daß das Target aus einem elektrisch nicht- vorhandenen Gases ist Sei einer Lichtbogenentladung leitenden Material besteht werden am Kathodenfleck Gas und Plasma mit ausrei-8. The device according to claim i, characterized in that 35 brought the smaller than the mean free path of the draws that the target is made of an electrically non-existent gas Be an arc discharge conductive material, gas and plasma with sufficient

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, chender Heftigkeit erzeugt so daß die örtlichen mittledadurch gekennzeichnet daß das Target auf der Ka- ren freien Weglängen gelegentlich auf einige Tausendthode befestigt ist 40 stel Zentimeter reduziert werden können. Wenn ein sol-9. Device according to claims 7 or 8, generated intensity so that the local middle characterized in that the target on the Karen free path lengths is occasionally attached to a few thousandths of 40ths of a centimeter can be reduced. If a sol-

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, eher Verdampfungsstoß mit hohem örtlichem Druck dadurch gekennzeichnet daß das Target und die Ka- unter die Abschirmung geblasen wird, die sich in einem thode das gleiche Teil sind. Abstand von mehreren Millimetern befindet besteht die10. Device according to claims 7 or 8, rather an evaporation burst with high local pressure characterized in that the target and the ca is blown under the shield, which is in one method are the same part. There is a distance of several millimeters

Möglichkeit daß der Lichtbogen unter der Abschir-Possibility of the arc under the shielding

45 muiig hindurchwandert Wenn dies geschieht ergibt45 muiig wandering through if this happens results

sich eine Lichtbogenzerstörung der Kathode, das verdampfte Material wird verunreinigt oder der IJchtbo-Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gen erlischtarc destruction of the cathode, the vaporized material is contaminated or the IJchtbo-The invention relates to a device for gene extinguishing

Stabilisieren eines Verdampfungslichtbogens gemäß In der US-PS 37 83 231 wird das oben geschilderteStabilizing an evaporation arc according to US Pat. No. 3,783,231, what is described above

dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 50 Problem dadurch berücksichtigt daß ein komplizierterthe preamble of claim 1. 50 problem is taken into account that a complicated

Aus der US-PS 29 72 695 ist eine Vorrichtung be- Rückkopplungsmechanismus vorgesehen wird. Dieser kannt, bei der zum Stabilisieren eines Verdampfungs- Rückkopplungsmechanismus umfaßt die Anwendung lichtbogcns ein Magnetfeld verwendet wird. Dieses Ma- eines Magnetfeldes zum Zurückhalten des Kathodengnetfeld bewirkt ein Zurückhalten des Kathodenflecks flecks auf der Targetoberfläche. Auch in der US-PS auf der Targetoberfläche. Der Magnet weist dabei eine 55 29 72 695 wird die Verwendung eines Magnetfeldes zum konische Stirnfläche auf, damit er schräg verlaufende, Zurückhalten des Kathodenflecks angegeben, symmetrische Kraftlinien auf der Targetoberfläche er- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorzeugt Die Stirnfläche des vom Magneten gebildeten richtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei zylindrischen Bauteils ist der Targetoberfläche gegen- der mit einfachen Mitteln und in zuverlässiger Weise über angeordnet, was zur Folge hat, daß ein von der 60 verhindert wird, daß der Lichtbogen während des Be-Targetoberfläche abgedampftes Material die Neigung Schichtungsvorgangs die Targetoberfläche verläßt zeigt sich direkt auf dem Magneten abzulagern. In einer Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den imFrom US-PS 29 72 695 a device loading feedback mechanism is provided. This known in which to stabilize an evaporative feedback mechanism includes the application arc cns a magnetic field is used. This measure of a magnetic field for holding back the cathode magnetic field causes the cathode spot to be held back on the target surface. Also in the US PS on the target surface. The magnet has a 55 29 72 695 is the use of a magnetic field for conical face on, so that he specified inclined, retention of the cathode spot, symmetrical lines of force on the target surface cylindrical component is the target surface with simple means and in a reliable manner with the result that any of the 60 is prevented from the arc evaporated material during the Be target surface, the tendency of stratification process leaving the target surface shows up to deposit directly on the magnet. In one embodiment of the invention, this task is carried out with the im

Ausführungsform der bekannten Vorrichtung ist an ge- Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen genüberliegenden Seiten der Kathode und der Anode Merkmalen gelöst. Der bei der erfindungsgemäßen ein Magnet angebracht und von der Kathdde abge- 65 Vorrichtung verwendete Begrenzungsring bewirkt daß dampftes Material muß durch in seitlicher Richtung der Lichtbogen immer wieder auf die Targetoberfläche wegführendes Rohr in eine Abscheidungskammer über- zurückgelenkt wird, wenn er sich dem Begrenzungsring führt werden, in der sich das zu beschichtende Substrat nähert.Embodiment of the known device is indicated on the characterizing part of claim 1 opposite sides of the cathode and anode features solved. The in the invention A magnet attached and the limiting ring used by the cathode 65 causes that vaporized material has to hit the target surface again and again in the lateral direction of the arc The pipe leading away is deflected back into a separation chamber when it approaches the limiting ring in which the substrate to be coated approaches.